[实用新型]不对称6相永磁无刷直流电动机

说明书

技术领域

本实用新型属于转矩闭环控制的电动机领域，涉及电动汽车等高峰值转矩的不对称6相永磁无刷直流电动机。

背景技术

电动汽车要求其驱动系统能满足具备各种可能工况的需求。在电动汽车启动、爬坡、驻坡启动工况下，需要其驱动系统能提供高峰值转矩；在最高车速工况下，需要其驱动系统在最高工作转速下提供克服相应的行车阻力的等效转矩。为适应20％以上坡道行驶，电驱动系统要提供2.5～4倍额定转矩的峰值转矩；为适应恒功率运行，电驱动系统要求在2～2.5倍额定转速下提供额定功率。

永磁无刷直流电动机的机械特性与有刷他励直流电动机的机械特性十分相近。其电磁转矩T_em正比于相电流I_Φ，即T_em＝K_t·I_Φ；其三相Y接的线反电势E₁正比于电动机的角速度ω_m，即E₁＝K_e·ω_m。前述关系中K_t称作定动机的转矩常数，K_e称作反电势常数，在国际单位制下，K_t与K_e在数值上相等。由上述关系可知：要产生峰值转矩T_p，电动机就需要输入相电流I_Φ(P)＝T_p/K_t，从减小系统功率半导体器件的电流角度来说，希望K_t越大越好；但是，K_t大相当于K_e大，K_e受到电源电压和最高角速度的制约，因此K_t不能不受限于K_e，半导体功率器件的额定电流就不得不数倍于额定工况下的电流。例如：满载质量750kg的高尔夫球车，爬坡30％，最高车速25km/h，电源电压48V，额定功率3kW，额定转矩11.4N.m，额定相电流87A，峰值转矩51N.m，峰值电流390A；再如，满载质量18吨大型客车，最高车速80km/h，爬坡20％，电源电压600V，电动机额定功率120kW，额定转矩470N.m，额定相电流500A，峰值转矩1860N.m，峰值电流2200A。从以上两例可以看出，短时(一般为一分钟)峰值电流都在额定(长时)电流的4倍以上。由于半导体功率器件的硅片和引出线热容量很小，所以半导体功率器件的热态连续电流必须按峰值电流来选用，这就产生了很大的冗余成本。

实用新型内容

本实用新型提供一种结构独特，成本低，且不降低系统综合性能指标的不对称6相永磁无刷直流电动机。

为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

不对称6相永磁无刷直流电动机，包括机壳、端盖、轴、轴承、冷却系统，永磁转子，定子铁芯，其特殊之处在于：所述的永磁转子为p对N、S极相间的永磁转子；所述的定子铁芯为带有Z个槽的叠片定子铁芯，相邻槽在空间相差30°电角度；所述的定子槽中嵌入线圈，构成不对称6相单层、每极每相槽数q＝1的星形绕组a、b、c、d、e、f；a、c、e相绕组有效串联导体数为N₁，b、d、f相绕组有效串联导体数为N₂；a、b、c、d、e、f6相输入端分别与6相逆变器输出端相接。

上述的N₂/N₁＝n_max/n_N，其中n_N是输出峰值功率下的转速，n_max是电动机最高运行转速。

上述的定子铁芯为带有Z个槽的叠片定子铁芯，相邻槽在空间相差30°电角度，Z＝12p。

本实用新型相对于现有技术的优点如下：

对于电动汽车等既要求较低转速下输出短时峰值转矩，又要求额定转速以上宽范围恒功率工作的负载来说，不对称6相永磁无刷直流电动机系统可以大幅降低冗余成本。

附图说明：

图1为不对称6相永磁无刷直流电动机的电枢绕组结构图；

图2为不对称6相永磁无刷直流电动机的系统结构框图。

具体实施方式

本实用新型不对称6相永磁无刷直流电动机除机壳、端盖、轴、轴承、冷却系统等结构件外，还有p对N、S极相间的永磁转子；冲有12p个槽的叠片定子铁芯，相邻槽在空间相差30°电角度；在定子槽中嵌入线圈，构成不对称6相单层、每极每相槽数q＝1的星形绕组。